QUIMICA-ORGANICA

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OTROS TRABAJOS 
QU~MICA ORGÁNICA 
PARA ESTUDIANTES DE INGENIER~A DE MINAS 
E INGENIER~A METALÚRGICA 
MAURELIA GÓMEZ, R. 
Departamento de Ciencias Naturales, Facultad de Ingeniería, Universidad de Atacama, Casilla 240, 
Copiapó (Chile). 
SUMMARY 
Organic Chemistry is usually related to agricultural, pharmaceutical, alimentary, petroleum and derivate industries 
among others. However, the use of organic substances in other different industrial fields, like mining and metallurgy 
has increased and it is hoped that this increment will go on in the future. In this paper, a brief review of this kind of 
substances was realized. Besides, an Organic Chemistry Program for Mining and Metallurgy Engineering students is 
proposed. 
INTRODUCCI~N 
La incorporación creciente en la segunda mitad del siglo procesos y a la disminución de las leyes de los yacimien- 
de poderosas técnicas instrumentales para dilucidar o tos. Algunos especialistas han señalado la necesidad de 
confirmar estructuras, tales como la espectroscopía y la expertos en termodinámica, cinética de procesos y equi- 
cristalografía de rayos X y el desarrollo de nuevos librios químicos entre 10s profesionales del sector para 
procedimientos preparativos, han imprimido un fuerte hacer frente a esta realidad ( S U ~ U ~ O V 1978). La química 
impulso a la síntesis orgánica(Cohendet et al. 1989). A orgánica se aproxima cada vez con más énfasis a estas 
lo anterior debe agregarse el almacenamiento y manejo prioridades Y debe Pensarse en incorporar algunos de sus 
de la información a través de la informática, la roboti- elementos en 10s currícuios de las carreras que invoíu- 
zación de las operaciones y la «funcionalización» de los eran a este tipo de profesionales. 
métodos sintéticos. Esto último se refiere a considerar en 
ellos la función que deberán cumplir 10s productos, sus La introducción de elementos de química orgánica en los 
vías de eliminación, sus condiciones de empleo y even- CUIT~CU~OS de ingeniería de minas e ingeniería metalúrgi- 
tualmente la valorización de los subproductos, concepto ca, permitiría : 
que ha trasladado la atención desde la química del 
producto a la química de la función. Estos avances han a) Facilitar a 10s estudiantes la comprensión de los 
posibilitado el desarrollo de la síntesis orgánica también procesos U operaciones minero-extractivas basados, O en 
desde el punto de vista industrial (Ourisson 1990) y han 10s que participan, compuestos orgánicos. 
facilitado la obtención de una variada gama de compuestos 
cuyas aplicaciones alcanzan todas las ramas de la industria, 6 ) l + ~ n ~ ~ v e r la interacción de ingenieros de minas Y 
siendo el sector minero-metalúrgico un ejemplo rele- metalúrgicos con profesionales químicos en estudios 
vante. Ya en 1967 se estimaba que solamente las ventas interdisciplinarios. 
de polímeros orgánicos a la industria minera norteame- 
ricana excedían los 4 millones de dólares anuales y la c) Reunir, en un cuerpo estructurado Y coherente, conte- 
proyección era de 40 millones al cabo de 10 años (McLean nidos actualmente dispersos en asignaturas de especiali- 
1968). dad dentro del currículo. 
Adicionalmente, debe señalarse que las actividades mi- d) Familiarizar a estudiantes de estas especialidades con 
nero-metalúrgicas tienen, la tendencia a hacerse ((más materiales que tienden a reemplazar los metales en 
químicas» debido a la evolución tecnológica de los algunas aplicaciones. 
72 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1994, 12 ( l ) , 72-77 
OTROS TRABAJOS 
En el presente trabajo se realiza una revisión de las 
etapas de obtención de minerales (ingeniería de minas) 
y su posterior procesamiento hasta la elaboración de 
piezas metálicas (ingeniería metalúrgica) (Peele 1927, 
Young 1955 y Schulz 1978). En esta secuencia se iden- 
tifican los compuestos orgánicos utilizados y se especifica 
la función que cumplen en los procesos en que están 
insertos. En esta revisión se han considerado aplicaciones 
más bien específicas y no comunes a cualquier tipo de 
industria, como combustibles,lubricantes, etc. Esta in- 
formación se resume en las tablas 1 y 11 (Kirk y Othmer 
1962, McLean 1968, Karger et al. 1973, Catálogo 
Hoesch 1980, Jarufe 1986, Arriaza 1986, Catálogo Allied 
Colloids 1986). 
La función orgánica a que pertenecen las sustancias 
identificadas, las propiedades físicas y químicas que 
sustentan su rol en los procesos respectivos y los aspectos 
estructurales que determinan dichas propiedades han 
servido de base para diseñar un Programa de Química 
Orgánica que en términos generales pueda satisfacer los 
requerimientos curriculares antes mencionados. 
En esta proposición se ha tratado de observar una apropiada 
dosificación de contenidos con el objeto de que su 
eventual implementación,ya sea en carácter de asigna- 
tura obligatoria o electiva, no signifique un recargo de 
estos currículos, de suyo extensos y, más aún, de los 
cuales se piensa que deberán acentuar progresivamente 
su componente en otras áreas, como gestión y negocios 
(Whiting y Duncan 1988). 
ESTRUCTURA DEL PROGRAMA PRO- 
PUESTO 
Introducción 
Naturaleza de la química orgánica. Estructura molecular 
y propiedades de las sustancias químicas: Representa- 
ción de compuestos orgánicos, fórmulas estructurales. 
Funciones orgánicas y grupos funcionales. Series homó- 
logas. 
Hidrocarburos 
Nomenclatura. Características estructurales: Geometría 
molecular, isomería. Propiedades físicas. Fuente natural 
y obtención. Combustión y combustibles. Hidrocarbu- 
ros como materias primas. 
Compuestos orgánicos oxigenados 
Alcoholes, fenoles, éteres, aldehídos y cetonas: Nomen- 
clatura. Obtención industrial. Rasgos estructurales. 
Propiedades físicas y químicas. Importancia industrial. 
Compuestos 1,3 dicarbonílicos: equilibrio ceto-enólico, 
propiedades quelantes. 
Ácidos carboxílicos y derivados 
Ácidos y sales carboxílicas, cloruros de ácidos, anhídri- 
dos, ésteres y amidas. Obtención. Aspectos estructura- 
les. Propiedades físicas y químicas. Importancia indus- 
trial. 
Compuestos orgánicos nitrogenados 
Aminas, sales de amonio cuaternarias y nitrilos: Obten- 
ción. Aspectos estructurales. Propiedades físicas y químicas. 
Importancia industrial. 
Compuestos organosulfurados, organofosforados y 
polifuncionales 
Nomenclatura de compuestos orgánicos polifunciona- 
les. Esteres de los ácidos carbónico, nítrico, carbámico, 
sulfúrico, sulfónico y fosfónico y sus respectivos deri- 
vados sulfurados : Nomenclatura, propiedades físicas y 
químicas. 
Polímeros y polimerización 
Conceptos preliminares. Clasificación de polímeros. 
Propiedades físicas y estructura. Procesos de polimeri- 
zación. Polímeros naturales. 
Aplicaciones de los productos orgánicos a la minería 
Introducción 
Extractantes líquido-líquido y sólido-líquido de iones 
metálicos en solución. Explosivos. Reactivos de flota- 
ción. Floculantes y dispersantes. 
En el primer capítulo se dan los elementos introductorios 
a la química orgánica, su naturaleza, campo de acción y 
vinculación con otras ciencias. Se clasifican los com- 
puestos orgánicos y se indican formas de representarlos. 
Entre los capítulos 2 y 7, se describen las funciones 
orgánicas más relevantes, su nomenclatura IUPAC y 
trivial, propiedades físicas y químicas, la forma de ob- 
tenerlas desde fuentes naturales o sintéticas; como asi- 
mismo los compuestos de mayor importancia industrial 
y sus aplicaciones de mayor interés. 
Dada la diversidad de aplicaciones de polímeros a la 
industria minera y metalúrgica, estos compuestos se 
tratan en un capítulo aparte (cap. VII), se clasifican, se 
describen sus propiedades y las diferentes reacciones de 
polimerización. 
La orientación que se pretende dar al programa se funda- 
menta en el capítulo VIII, donde se discute la participa- 
ción de compuestos orgánicos en determinadas operaciones 
importantes de esta rama de la industria. Sin perjuicio de 
lo anterior, cuando se estudian las distintas funciones 
orgánicasen los capítulos 2 al 7, se hace mención a 
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1994, 12 (1) 
OTROS TRABAJOS 
Tabla 1 
Sustancias orgánicas utilizadas en ingeniería de minas. 
74 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1994, 12 (1) 
Etapa de la obtención 
de minerales 
1. Prospección 
2. Reconocimiento 
3. Planificación 
4. Preparación e 
infraestructura 
S. Explotación 
Sustancias orgánicas 
- 
Cortes de petróleo, almidón 
carboximetilcelulosa, 
sulfonatos de lignina 
- 
Resinas epóxidas, copolímeros 
de acrilamida 
Resinas de poliéster, polia- 
crilamidas 
Resinas epóxidas, poliésteres 
Poliésteres, poliuretanos, 
resinas epóxidas 
(emulsiones) 
Resinas epóxidas, poliureta- 
nos clorosulfonado 
P.V.C., poliuretanos, polie- 
tileno clorosulfonado 
Resinas epóxidas, PVC 
Poliésteres 
Polietileno, resinas de 
poliéster 
Poliuretanos, policroropreno 
Poliuretanos 
Sales sódicas de terpineoles 
y carboximetilcelulosa, 
almidón, fenoles, polioxie- 
tileno, sulfonatos de lignina 
Derivados nitrados de polio- 
les, fenoles, hidrocarburos 
aromáticos y celulosa 
- 
Copolímeros de: estireno, 
butadieno, acrilato de 
etilo 
Operaciones involucradas 
- 
Sondaje 
- 
Construcción superficial 
o subterránea 
Labores mineras 
Instalaciones de 
equipos 
Perforación (petrolífera) 
Tronadura 
Carguío 
Transporte 
Función 
- 
Aditivos para lodos: viscosi- 
ficantes, emulsificantes 
- 
Acondicionamiento y con- 
solidación de suelos 
arenosos 
Rellenos químicos para 
pernos de anclaje 
Rellenos de formaciones 
rocosas fracturadas 
Cubiertas protectoras 
contra erosión y generación 
de polvos en techos y 
túneles 
Sellantes de fisuras y 
filtraciones de agua 
Cañerías antiácidos para 
drenajes de agua de mina 
Recubrimiento de cañerías 
contra corrosión y abrasión 
Protección antiimpacto 
de equipo pesado 
Cañerías de ventilación 
Sellantes y aislantes 
térmicos de ventilación 
Retardantes de llama 
Emulsificantes, viscosifi- 
cantes y anticontaminan- 
tes de lodos de perforación 
Explosivos 
- 
Aglomeraciones de finos 
para prevenir pérdidas 
por viento y lluvia 
Área de metalurgia 
1. Metalurgia 
extractiva 
1.1. Preparación de 
de minerales 
1.2. Procesos unitarios 
.- 
OTROS TRABAJOS 
Tabla 11 
Sustancias orgánicas 
Operación o proceso 
unitario 
Chancado, molienda, 
cribado 
Flotación 
Filtrado, sedimentación y 
transporte hidraúlico 
Lixiviación 
Electrorecuperación 
y electrorefinación 
Proceso hidrometalúrgico 
utilizadas en ingeniería metalúrgica. 
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1994, 12 (1) 75 
Función 
Aglomerantes de finos 
para contrarrestar formación 
de polvos en conminución y 
pérdidas en almacenamiento 
Rellenos y recubrimientos 
antiimpacto y revestimientos 
antiabrasión 
Colectores 
Espumantes 
Modificadores, recubridores, 
depresantes 
Floculantes 
Dispersantes, «antiqueque» 
y anticongelantes 
Cañerías antiformación 
de depósitos 
Lixiviantes 
Telas impermeables 
para evitar percolación 
de soluciones 
tóxicas 
Cañerías, fittings y 
revestimientos resistentes 
a la abrasión, corrosión 
y ácidos 
Reguladores (inhibidores) 
de electrodepositación 
Solventes y extractantes de 
especies metálicas desde 
solución acuosa 
Sustancias orgánicas 
Copolímeros de estireno, buta- 
dieno, acrilato de etilo 
Resinas de poliéster, poliu- 
retanos, PVC 
Xantatos y ditiofosfatos alca- 
linos, tionocarbamatos, tio- 
carbamatos, tiocarbanilida, 
xantoformiatos, sulfonatos 
alcalinos, ácidos grasos, 
aminas, sales de amonio cua- 
ternarias 
Alcoholes naturales y sinté- 
ticos, fenoles, parafinas alcoxi- 
sustituidas, cetonas 
Poliacrilamida, dextrina, 
almidón, carboximetil- 
celulosa 
Polímeros de la acrilamida y 
N, N-metilenbisacrilamida 
Aminas, policrilamidas de 
bajo peso molecular 
PVC 
Tiourea (para Au y Ag) 
Poliuretanol 
Resinas epóxidas, polietileno 
y polipropileno de alta 
densidad, PVC de alto 
impacto, poliuretano, 
polietileno clorosulfurado. 
Polímeros de acrilamida, 
tiourea, derivados de la 
lignina, caseína, sulfonatos 
de sodio, aminas aromáticas 
Cortes de petróleo, hidroxila- 
minas, hidroxioximas, hidro- 
xiquinolinas, aminas, sales de 
amonio cuaternatias, ésteres 
y óxidos del ácido fosfórico, 
ácidos carbolxilicos, ésteres, 
cetonas 
OTROS TRABAJOS 
Tabla 11 (continuación) 
Área de metalurgia 
2. Metalurgia 
adaptiva 
2.1. Procesamiento 
de metales 
2.2. Metalurgia de 
aplicación 
Operación o proceso 
unitario 
Fusión y colada 
- 
Función 
Resinas de intercambio 
iónico 
Cañerías y revestimiento 
para soluciones corrosivas 
y líquidos orgánicos 
Aglomerantes de arenas 
para moldes y almas 
Pelletizadores 
Construcción de matrices 
para moldes 
Rellenos de moldeo en 
Full Mold Process 
Antiprecipitantes para 
agua en camisas de 
refrigeración de hornos 
Sustancias orgánicas 
Resinas de copolímeros 
estireno-divinilbenceno 
sulfonadas y aminadas 
PVC alto impacto, poliu- 
retan0 
Resinas amínicas, fenólicas, 
alquídicas, arílicas feno- 
formaldehido, urea-formal- 
dehido y polímeros furánicos 
Copolímeros de acrilamida 
y derivados de celulosa 
Resinas epóxidas, pliacri- 
lamidas, poliuretanos, polí- 
meros vinílicos, resinas de 
poliéster 
Espumas de poliestireno 
Polímeros de acrilamida 
aplicaciones específicas; por ejemplo, cuando se tratan 
los alcoholes y fenoles, se describen algunos que se 
emplean como espumantes y otros que como derivados 
nitrados se utilizan como explosivos, etc. 
Atendiendo a que tanto los compuestos químicos estu- 
diados como también las operaciones industriales en las 
que se insertan son frecuentemente vinculados a proble- 
mas ambientales, este aspecto es incorporado en el 
desarrollo del curso. Así, ya en el capítulo introductorio 
se destaca que, si bien algunos compuestos orgánicos 
como por ejemplo los halogenuros de alquilo pueden 
contribuir al desarrollo tecnológico y al confort de la 
humanidaden aplicaciones como refrigerantes o propelentes 
de lacas, pinturas, aromatizantes, etc., del mismo modo, 
utilizados en gran escala, pueden desencadenar proble- 
mas ambientales severos desde un punto de vista global, 
como, en este caso, la alteración del ciclo natural del 
ozono atmosférico. 
Determinados temas son propicios para incorporar la 
dimensión ambiental. Tal es el caso del capítulo de 
hidrocarburos, donde en forma natural emergen los pro- 
blemas de desaparición de fuentes naturales no renova- 
bles, necesidades de fuentes energéticas alternativas a 
los combustibles fósiles, agudización del efecto inver- 
nadero por aumento de CO, generado en las combustio- 
nes, entre otros. En el capítulo de polímeros se menciona 
la resistencia a la biodegradabilidad de los plásticos. El 
mismo aspecto se destaca en la discusión de compuestos 
organosulfurados y organofosforados tensoactivos uti- 
lizados como detergentes sintéticos, incluyendo, en este 
último caso, como consecuencia, la eutroficación de 
recursos hídricos. 
Durante todo el desarrollo del programa, al describir las 
propiedades de los compuestos orgánicos, cuando es del 
caso, se pone énfasis en su actividad biológica, para 
inferir precauciones de manejo por parte de eventuales 
usuarios, tanto en su manipulación, como en la disposición 
de sus residuos. 
Finalmente, así como se describen riesgos y problemas 
ambientales generados por sustancias orgánicas espe- 
cialmente en el capítulo VIII, del mismo modo se men- 
ciona el uso de algunos de ellos en acciones remediales 
ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1994, 12 ( 1 ) 
OTROS TRABAJOS 
de dichos problemas. Por ejemplo el empleo de aeroso- especialidades, ya que esto facilita el logro de los obje- 
les poliméricos para prevenir generación de polvo en tivos que se propone su formulación. 
ambientes subterráneos y otras faenas, resinas quelantes 
o intercambiadoras que pueden disminuir descargas me- 
talogénicas de soluciones residuales emitidas al ambien- 
te, polímeros hidrosolubles floculantes que clarifican 
aguas industriales,etc. AGRADECIMIENTOS 
E1 autor desea expresar su agradecimiento a los profesores 
Este curso ha sido diseñado para Un Semestre de duración Angel Astorga y Enrique Santibáfiez de 10s Departamentos de 
(1 8 semanas lectivas) con 4 a 5 horas semanales. Como InpenieríaMetalúr~ica e Ingeniería de Minas de launiversidad " 
Prerequisito exige ~ u í m i c a General y es deseable que dev~ tacama respectivamente, por sus valiosos aportes y 
los alumnos se hayan interiorizado de sus respectivas sugerencias. 
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